Schema bloc generală:

DISCLAIMER : DREPTUNGHIUL MIC CONECTAT LA DIFUZOR ESTE DFPLAYER-UL

Descriere module și interacțiuni:

• Arduino Uno Rev3

Microcontroler ATmega328P, operare la 5 V, 14 pini digitali I/O (6 PWM), 6 pini analogici. Primește semnal de la senzor și comandă servomotoarele și modulul audio.

• 2× Servo SG90

Rotație 0–180°, alimentare 4,8–6 V, cuplu ~1,8 kg·cm. Montate pe balamaua feței măștii; primesc poziție în grade prin semnale PWM de la Arduino.

• Senzor HC-SR04 Ultrasonic

Detectează distanțe între 2 și 400 cm, precizie ±3 mm. Conectat la Arduino (Trig→D2, Echo→D3); când distanța <30 cm, declanșează deschiderea măștii.

• DFPlayer Mini

Modul MP3 cu DAC 24-bit și microSD (FAT16/FAT32 până la 32 GB), control UART (RX/TX). Redă fișiere `0001.mp3` (deschidere) și `0002.mp3` (închidere) la comanda `player.play(n)`.

• Difuzor 8 Ω / 3 W

Conectat la SPK1/SPK2 ale DFPlayer Mini. Oferă feedback sonor cu vocea „Jarvis”.

• Baterie LiPo 7,4 V / 1200 mAh

Sursă mobilă de alimentare pentru întregul sistem.

• Modul powerbank 18650

Modulul powerbank 18650 furnizeaza stabil 5V DC dintr-o singura baterie Li-Ion, fiind ideal pentru alimentarea placilor de dezvoltare Arduino sau Raspberry Pi.

Din pacate nu a ajuns DFplayer Mini si placa arduino asa ca am improvizat pe o placa esp32. Singurul lucru ramas este sa adaug acel DFPlayer.

= Software Design =

* 'Compilator': AVR-GCC 7.3.0 pentru microcontroller ATmega328P * 'Target Platform': Arduino UNO R3 (ATmega328P @ 16MHz) * 'Upload Protocol': AVR109 (USB-to-Serial via CH340/FTDI) * 'Debugging': Serial Monitor la 9600 baud rate

<pre> Compilator flags optimizate pentru performanță #pragma GCC optimize(“O2”) Optimizare nivel 2 #define F_CPU 16000000UL Clock 16MHz </pre> —- == Librării şi Surse 3rd-Party == === Core Arduino Libraries === <code> #include <Servo.h> v1.2.1 - Control PWM servomotoare #include <SoftwareSerial.h> v1.0 - UART software pentru DFPlayer </code> === External Libraries === <code> #include <DFRobotDFPlayerMini.h> v1.0.6 - Control DFPlayer Mini </code> * 'Sursă': DFRobot Official Library (GitHub: 2.1M downloads) * 'Funcționalitate': Control complet player audio MP3 * 'Protocoale': Serial AT commands pentru control volum/track

<pre> Custom defines pentru abstractizare hardware #define TRIG_PIN 2 #define ECHO_PIN 3 #define SERVO1_PIN 9 #define SERVO2_PIN 10 #define DFPLAYER_RX 7 #define DFPLAYER_TX 8 </pre> —- == Algoritmi şi Structuri Implementate == === 1. Algoritm Măsurare Distanță (Time-of-Flight) === <pre> Algorithm: measureDistance() Input: None (GPIO control) Output: float distance [cm] Complexity: O(1) - constant time Pseudocode: 1. Generate 10µs TRIG pulse 2. Measure ECHO pulse duration 3. Apply formula: distance = (duration * 0.034) / 2 4. Validate result (timeout handling) </pre> === 2. State Machine pentru Proximity Detection === <pre> States: {IDLE, NEAR, FAR} Transitions: distance < 30cm → NEAR distance ≥ 30cm → FAR State Actions: - NEAR: servo.write(90°) + play(001.mp3) - FAR: servo.write(270°) + play(002.mp3) </pre> === 3. Interrupt Service Routine (ISR) === <pre> Algorithm: echoInterrupt() Trigger: CHANGE on Pin 3 (INT1) Features: - Debounce filtering (200ms window) - Volatile flag setting - Non-blocking execution (<10µs) </pre> === 4. PWM Control Algorithm === <pre> Function: moveServosTo(angle) Input: int angle [0-359°] Process: - Convert angle to PWM duty cycle - Simultaneous dual servo control - Non-blocking execution </pre> —- == Structuri de Date == === Global Variables === <pre> Volatile pentru ISR communication volatile bool proximityDetected = false; volatile unsigned long lastInterruptTime = 0;

State management float distance = 0; bool isClose = false; bool lastState = false; Configuration constants const float THRESHOLD_DISTANCE = 30.0; cm const unsigned long DEBOUNCE_TIME = 200; ms </pre>

<pre> Servo servo1, servo2; PWM control objects SoftwareSerial dfPlayerSerial(7, 8); UART software instance DFRobotDFPlayerMini dfPlayer; Audio player controller </pre> —- == Surse şi Funcţii Implementate (Etapa 3) == === Core Functions === ==== 1. Setup & Initialization ==== <pre> void setup() ├── Serial.begin(9600) Debug interface ├── GPIO_Config() Pin modes pentru TRIG/ECHO ├── PWM_Config() Servo attachment ├── Interrupt_Config() INT1 setup pe ECHO └── Audio_Init() DFPlayer initialization </pre>

<pre> float measureDistance() {

  // Time-of-flight calculation
  // Input: GPIO pulse generation
  // Output: Distance în cm
  // Error handling: timeout protection

} </pre>

<pre> void moveServosTo(int angle) {

  // Simultaneous dual servo control
  // PWM signal generation @ 50Hz
  // Angle range: 0-359° (cu overflow handling)

}

void activateProximityMode() {

  // Composite action: PWM + Audio
  // Servo rotation: 0° → 90°
  // Audio trigger: 001.mp3

}

void deactivateProximityMode() {

  // Composite action: PWM + Audio  
  // Servo rotation: 90° → 270° (-90°)
  // Audio trigger: 002.mp3

} </pre>

<pre> void echoInterrupt() {

  // ISR pentru ECHO pin change
  // Debounce protection
  // Flag setting pentru main loop
  // Execution time: <10µs

} </pre>

<pre> bool initializeDFPlayer() {

  // DFPlayer initialization sequence
  // Volume configuration (0-30)
  // SD card validation
  // Error handling pentru connection

} </pre>

<pre> void printSystemInfo() {

  // Debug information output
  // Pin configuration display
  // System status monitoring

}

bool validateDistance(float dist) {

  // Input validation pentru măsurători
  // Range checking: 2-400cm
  // Invalid reading filtering

} </pre>

<pre> Flash Memory Usage Program Storage: ~18,432 bytes (56.9% of 32,256 bytes) Dynamic Memory: ~1,024 bytes (50.0% of 2,048 bytes) Execution Performance Setup Time: ~2 seconds (DFPlayer init) Loop Cycle: ~100ms (măsurare + processing) Interrupt Response: <50µs (hardware priority) </pre>

* 'measureDistance()': O(1) - constant time * 'State transitions': O(1) - boolean comparison * 'PWM generation': O(1) - hardware timer * 'ISR execution': O(1) - direct flag setting

<pre> Hardware Events → ISR → Flag Setting → Main Loop Processing → Action Execution

    ↑              ↑         ↑              ↑                    ↑
 GPIO/Timer    Interrupt   Volatile      State Machine      PWM/Serial

</pre>

* 'Concurrent execution': PWM, Audio, GPIO în paralel * 'Interrupt priority': Hardware events cu prioritate maximă * 'Timer-based delays': Evitarea blocking calls în loop principal

<pre> Timeout protection long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 30000); if (duration == 0) return 0; Invalid reading

Debounce filtering if (currentTime - lastInterruptTime < DEBOUNCE_TIME) return; DFPlayer connection validation if (!dfPlayer.begin(dfPlayerSerial)) {

  Serial.println("DFPlayer Error!");
  while(true) delay(0); // Safe halt

} </pre>

* 'Sensor failure': Continue operation cu last known state * 'Audio failure': Maintain servo functionality * 'Power fluctuations': Automatic recovery după reset

{| class=“wikitable”

! Funcție !! Tip !! Complexitate !! Descriere

setup()

loop()

measureDistance()

moveServosTo()

echoInterrupt()

activateProximityMode()

deactivateProximityMode()

initializeDFPlayer()

Export to PDF